Zellforschung

Kommt ein Zell-Nachbar abhanden, wird aus fest flugs flüssig

In der Entwicklung von Zebrafischembryos gibt es eine Phase, in der sich der feste Zellverband plötzlich verflüssigt. Diese Beobachtung von Forschern am Institute of Science and Technology (IST) Austria konnte das Team nun in der Fachzeitschrift „Cell“ erklären. Lediglich die Änderung der Anzahl der Verbindungen um einen Zellnachbarn bewirkt demnach diesen raschen Übergang von fest zu flüssig. Der Effekt dürfte auch Krebszellen die Ausbreitung erleichtern, so die Forscher.

red/Agenturen

In nur wenigen Minuten verändert sich das Gewebe sich entwickelnder Zebrafische (Danio rerio) deutlich. „In diesem frühen Stadium ist das Gewebe, das den Embryo bildet, sehr starr, aber plötzlich sinkt die Viskosität um das Zehnfache und das Gewebe verflüssigt sich“, so die Erstautorin der Untersuchung, Nicoletta Petridou.

Just in dieser Phase fiel der bis vor kurzem in der Forschungsgruppe von Carl-Philipp Heisenberg am IST Austria tätigen Wissenschafterin und Kollegen auf, dass vor dem markanten Übergang die Embryozellen im Durchschnitt mit vier bis fünf weiteren Zellen verbunden sind. „Zu Beginn der Verflüssigung hat sie nur mehr drei bis vier Nachbarn“, so Petridou in einer Aussendung.

Dass tatsächlich ein so kleiner Unterschied in der Anzahl der Verbindungen eine derart große Veränderung im Erscheinungsbild des Gewebes bewirken kann, erschien den Biologen fragwürdig. In Zusammenarbeit mit ebenfalls am niederösterreichischen Forschungszentrum arbeitenden Physikern konnte gezeigt werden, dass das tatsächlich möglich ist: Beim Umlegen eines in seinen Grundzügen aus dem 19. Jahrhundert stammenden Konzepts aus den Materialwissenschaften auf die Biologie stellte sich heraus, dass die Verbindung zu jeweils vier weiteren Zellen einen markanter Wert darstellt.

Flüssige Übergangsphase wesentlich für Ausdifferenzierung beim Organismus

Liegt die durchschnittliche Anzahl der verbundenen Zell-Nachbarn darunter, ähnelt das einem Wechsel des Aggregatszustandes, wie er sich etwas bei Wasser beim Übergang von Eis in seine flüssige Form vollzieht. „Es ist einzigartig, alle erwarteten Eigenschaften eines Phasenübergangs in einem realen, lebenden System nachweisen zu können“, so der an der Studie beteiligte Physiker Bernat Corominas-Murtra.

Diese flüssige Übergangshase spielt den Wissenschaftern zufolge eine wichtige Rolle in der Ausdifferenzierung des werdenden Zebrafisch-Organismus. Ähnliches könnte aber auch ablaufen, wenn Krebszellen sich im Körper ausbreiten. Es gebe nämlich Hinweise, dass auch Tumorgewebe sich zeitweise quasi verflüssigt, wenn es sich anschickt, beispielsweise in ein anderes Organ zu gelangen. Würde man nun den Punkt kennen, an dem das Gewebe sich derart verdünnt, könnte man möglicherweise eingreifen und verhindern, dass es so weit kommt, so die Idee der Forscher.

 

 

Zebrafisch
Zebrafische gelten als beliebte Modellorganismen in der Forschung. Über 80 Prozent der bislang bekannten Gene, die beim Menschen Krankheiten auslösen können, gibt es auch in diesem Fisch.
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